ВУЗ:
Составители:
работки технологической информации и передачи ее на более высокие уровни. Энергосберегающая
система оптимального управления (далее ЭСУ) с функциональной точки зрения обеспечивает преобра-
зование входной информации, поступающей с пульта управления и от датчиков, установленных на объ-
екте, в управляющие воздействия в соответствии с некоторым алгоритмом оптимального управления,
минимизирующим затраты энергии или расход топлива.
Класс применяемых в качестве МПУ вычислительных средств и их характеристики (быстродейст-
вие, объем оперативной памяти и пр.) зависят от сложности алгоритма оптимального управления. При
традиционном подходе к решению задачи оптимального управления (ЗОУ) алгоритмы исключительно
сложны, это является одним из сдерживающих факторов широкого внедрения ЭСУ. В то же время су-
ществует большое количество энергоемких объектов в промышленности, внедрение ЭСУ на которых
может дать значительную экономию энергии в динамических режимах и позволит выйти на новый ка-
чественный уровень производства. При этом экономически приемлемым может быть создание ЭСУ с
низкой стоимостью, которая в основном зависит от цены МПУ и затрат на разработку программы
управления, т.е. от наличия технологии оперативного проектирования.
Функциональные возможности ЭСУ определяются рядом факторов, основными из них являют-
ся модель объекта управления, вид минимизируемого функционала, стратегия реализации опти-
мального управления и ограничения на переменные в ЗОУ. При рассмотрении модели объекта
управления важное значение имеют размерность вектора фазовых координат, линейность (нелиней-
ность) оператора и т.д. в качестве функционалов в ЭСУ наиболее часто используются затраты энер-
гии или расход топлива.
К основным вычислительным задачам, решаемых ЭСУ, относятся идентификация математической
модели объекта управления и условий задачи оптимального управления, анализ и синтез оптимального
управления (ОУ) на множестве состояний функционирования.
Технические возможности современных микропроцессорных управляющих устройств при управле-
нии динамическими режимами объектов используются далеко не полностью. Практически нет систем
оптимального управления (СОУ), которые обеспечивают синтез в реальном масштабе времени энерго-
сберегающих управляющих воздействий при изменениях состояний функционирования.
В задачах управления с энергетическими функционалами (затраты энергии, расход топлива и т.п.)
на этапе анализа для определения оптимальных программ широко используется принцип максимума
[1]. Однако применение этого метода для пересчета оптимальных программ в случае изменения исход-
ных данных на временном интервале управления, а также при моделях динамики объекта в виде диффе-
ренциальных уравнений с разрывной правой частью встречает серьезные трудности. Большие вычисли-
тельные проблемы возникают также при расчете оптимального управления (ОУ) методом динамическо-
го программирования [2], как в случае численного решения задач, так и при аналитическом выводе син-
тезирующих функций. Весьма удобными в вычислительном отношении являются методы аналитиче-
ского конструирования оптимальных регуляторов (АКОР), в частности, алгоритмы Летова-Калмана,
А.А. Красовского [3 – 5] и др. Однако здесь имеются проблемы, связанные с учетом огра-
ничений на управление, кроме того, функции ОУ, пропорциональные отклонениям фазовых координат
от заданных значений, во многих случаях не являются оптимальными относительно энергетики.
Каждый из рассмотренных методов в отдельности не дает возможности оперативно разрабатывать
алгоритмическое обеспечение для управляющего устройства, которое в зависимости от обстоятельств
могло бы реализовать ОУ в соответствии с программой или позиционной стратегией. Такая задача ста-
новится разрешимой применительно к широкому классу объектов, в том числе динамика которых с дос-
таточной точностью описывается дифференциальными уравнениями с разрывной правой частью, если
принцип максимума и динамическое программирование использовать совместно с методом синтези-
рующих переменных [6, 7]. Последний метод позволяет оперативно определять вид и параметры функ-
ции ОУ непосредственно для задаваемого массива исходных данных – параметров модели объекта, ог-
раничений на управление текущего и конечного значений вектора фазовых координат и др.
Пусть модель динамики нелинейного объекта в диапазоне изменения вектора фазовых коорди-
нат можно рассматривать как многостадийную, т.е. представить дифференциальным уравнением с
разрывной правой частью вида
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- …
- следующая ›
- последняя »
